JP2014097450A - Evaporator - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an evaporator suppressing the temperature rise of the bottom part of an evaporator for a long period and achieving reduction of life cycle costs.SOLUTION: An evaporator 101 comprises a capture container 204 arranged in the bottom part of the evaporator 101 in such a way as to avoid a free convection passage for a solution in the evaporator 101, an induction pipe 201 arranged so as to face the bottom part of the evaporator 101 and provided with an ejector 202 in the halfway and an injection tip at the tip, a first suction pipe arranged in a part of the capture container 204 and sucking the solution in the evaporator 101 and a second suction pipe arranged between the capture container 204 and the ejector 202 and guiding the solution in the capture container 204 to the ejector 202. In the ejector 202, the main flow F2 introduced into the induction pipe 201 and a capture flow F3 flowing from the first suction pipe through the capture container 204 and the second suction pipe are joined and jetted from the injection tip at the tip of the induction pipe 201 toward the bottom part of the evaporator 101 as an agitation flow.

Description

本発明は、溶液を加熱し蒸発させることで溶液の濃縮又は減容を行うための蒸発缶に関する。   The present invention relates to an evaporator for concentrating or reducing the volume of a solution by heating and evaporating the solution.

化学プラントなどでは、溶液の濃縮又は減容を目的として蒸発缶を用いる。例えば食品関係設備では食品溶液を濃縮し、あるいは化学プラントからの廃液の減量(体積の低減)を行う場面で蒸発缶(evaporator)を使用する。ここでは、濃縮又は減容のために、蒸発缶の外部にヒータ等を設置して、これにより内部の溶液を加熱する。   In a chemical plant or the like, an evaporator is used for the purpose of concentration or volume reduction of the solution. For example, in a food-related facility, an evaporator is used in a scene where a food solution is concentrated or waste liquid from a chemical plant is reduced (volume reduction). Here, for concentration or volume reduction, a heater or the like is installed outside the evaporator to heat the solution inside.

蒸発缶における外部加熱により、内部の溶液は密度が小さくなり蒸発缶内部を上昇する。一方、溶液の液面近傍では、溶液の蒸発により液面近傍の熱が奪われて密度が大きくなり、蒸発缶内部を下降する。これにより蒸発缶内では、溶液が上昇し下降する自然対流を発生させつつ溶液を蒸発させ、濃縮又は減容する。   Due to the external heating in the evaporator, the density of the solution inside decreases and the inside of the evaporator rises. On the other hand, in the vicinity of the liquid surface of the solution, the heat in the vicinity of the liquid surface is removed due to the evaporation of the solution, the density increases, and the inside of the evaporator is lowered. As a result, in the evaporator, the solution is evaporated and concentrated or reduced in volume while generating natural convection in which the solution rises and falls.

溶液の種類にもよるが、溶液中に固相として析出する成分(以下単に固相という)を含む場合がある。溶液に固相として析出する成分が溶解していると、蒸発過程において不特定位置に固相が析出する可能性がある。析出した固相のうち、溶液よりも密度の大きな固相は蒸発缶底部に沈殿し堆積することになる。沈殿し堆積した固相は、蒸発缶底部の溶液流動を阻害するので、蒸発缶底面からの加熱がある場合、固相と接触する蒸発缶底部の伝熱面の除熱量が低下し、蒸発缶底部の伝熱面温度が上昇する結果となる。   Depending on the type of solution, the solution may contain a component that precipitates as a solid phase (hereinafter simply referred to as a solid phase). If a component that precipitates as a solid phase is dissolved in the solution, the solid phase may be deposited at an unspecified position in the evaporation process. Of the precipitated solid phase, the solid phase having a density higher than that of the solution is precipitated and deposited on the bottom of the evaporator. Since the solid phase that has settled and hinders the solution flow at the bottom of the evaporator, if there is heating from the bottom of the evaporator, the amount of heat removed from the heat transfer surface at the bottom of the evaporator that is in contact with the solid phase decreases, and the evaporator This results in an increase in the bottom heat transfer surface temperature.

温度が上昇すると伝熱面構造材の腐食ポテンシャルが大きくなる。このため、固相を含む溶液を使用する蒸発缶では、その設計段階において伝熱面構造材の腐食ポテンシャルの観点から、蒸発缶底部の肉厚を厚くする等の対策が必要となる。   As the temperature rises, the corrosion potential of the heat transfer surface structure increases. For this reason, in an evaporator using a solution containing a solid phase, it is necessary to take measures such as increasing the thickness of the bottom of the evaporator in the design stage from the viewpoint of the corrosion potential of the heat transfer surface structure material.

蒸発缶における上記の問題点に対する対応として、従来から幾つかの手法が知られている。特許文献1では、被処理液がスラリーの場合に、固体粒子の沈殿がない低沸点成分を連続的に蒸発させる自然循環式蒸発缶を提案している。   Conventionally, several methods are known as countermeasures for the above-described problems in the evaporator. Patent Document 1 proposes a natural circulation evaporator that continuously evaporates a low-boiling component that does not precipitate solid particles when the liquid to be treated is slurry.

特許文献2は、液体中の固体を分離する技術として、多孔質の濾過媒体を用いる。   Patent Document 2 uses a porous filtration medium as a technique for separating a solid in a liquid.

特許文献3は、キャッチャータンク内の粒子混合廃液流の粒子を回収する方法として、移送用エジェクターと沈殿タンクを用いた沈降分離装置を提案している。また、キャッチャータンク内で粒子混合廃液中の粒子の沈降を防ぐ方法として、エジェクターによる廃液ジェットにより撹拌することが知られている。   Patent Document 3 proposes a sedimentation separator using a transfer ejector and a sedimentation tank as a method for recovering the particles of the particulate mixed waste stream in the catcher tank. Further, as a method for preventing sedimentation of particles in the particle mixed waste liquid in the catcher tank, it is known to stir by a waste liquid jet by an ejector.

特開平11−333201公報JP-A-11-333201 特公平3−49607号公報Japanese Examined Patent Publication No. 3-49607 特開2001−260030号公報JP 2001-260030 A

本発明の蒸発缶では、蒸発缶底面からの加熱があり、固相の析出が生じることを前提とする。また本発明の蒸発缶では、析出した固相を回収し、かつこのときに蒸発缶内部の自然対流を阻害せず、高効率、高稼働率を達成するものとしたい。   In the evaporator according to the present invention, it is assumed that there is heating from the bottom of the evaporator and solid phase precipitation occurs. In the evaporator according to the present invention, the precipitated solid phase is recovered, and at this time, the natural convection inside the evaporator is not hindered, and high efficiency and high availability are achieved.

これらの仕様に対し、例えば特許文献1に示す固体粒子の析出のない蒸発缶を使用することは不適切である。特許文献1の場合には、低沸点成分のみが蒸発対象となり、任意の沸点の成分を蒸発できない可能性がある。   For these specifications, for example, it is inappropriate to use an evaporator with no solid particle precipitation as shown in Patent Document 1. In the case of Patent Document 1, only a low boiling point component is a target for evaporation, and a component having an arbitrary boiling point may not be evaporated.

本発明が前提とする固相の析出がある蒸発缶においては、付随的に以下の課題が生じることを考慮する必要がある。まず蒸発缶底部に堆積した固相が蒸発缶底部の流動を阻害し、蒸発缶底部に到達する溶液量を低減させる。蒸発缶外部からの加熱がある場合、これが蒸発缶底部の温度上昇を引き起こし、腐食ポテンシャルを増大させるため、予め腐食代を大きくしておく等の対策を行っておく必要がある。   It is necessary to consider that the following problems occur incidentally in an evaporator with solid phase precipitation that is a prerequisite of the present invention. First, the solid phase deposited on the bottom of the evaporator obstructs the flow of the bottom of the evaporator, reducing the amount of solution reaching the bottom of the evaporator. When there is heating from the outside of the evaporator, this causes a temperature rise at the bottom of the evaporator and increases the corrosion potential. Therefore, it is necessary to take measures such as increasing the corrosion allowance in advance.

また、蒸発缶底部の固相の堆積量を抑制するため、蒸発缶内に構造物等を挿入する場合、自然対流を阻害しないような構造にする必要がある。自然対流を阻害すると、蒸発缶底部の固相堆積層に流入する溶液量が低減し、蒸発缶底部の温度を上昇させ、腐食ポテンシャルを増加させる恐れがある。   In addition, in order to suppress the amount of solid phase deposited on the bottom of the evaporator, when a structure or the like is inserted into the evaporator, it is necessary to have a structure that does not inhibit natural convection. When natural convection is hindered, the amount of solution flowing into the solid phase deposition layer at the bottom of the evaporator can be reduced, raising the temperature at the bottom of the evaporator and increasing the corrosion potential.

さらに固相捕集のために従来の捕集部材(例えば、特許文献2)を蒸発缶内で使用する場合には、目詰まりを防止するためにフィルターの交換または洗浄を行う必要があり、蒸発缶稼動率を低下させる恐れがある。   Furthermore, when a conventional collecting member (for example, Patent Document 2) is used in an evaporator for solid-phase collection, it is necessary to replace or wash the filter to prevent clogging. There is a risk of lowering the capacity factor.

さらに外部への回収手段も考慮する必要がある。粒子回収装置(例えば、特許文献3)を外部に備えた蒸発缶では、移送設備及び回収容器の追設が必要となり、設備の大型化及び設備コストが増大する恐れがある。   Furthermore, it is necessary to consider the means for collection to the outside. In an evaporator equipped with a particle recovery device (for example, Patent Document 3) outside, it is necessary to additionally install a transfer facility and a recovery container, which may increase the size of the facility and increase the facility cost.

特許文献3では、撹拌機構を備え、撹拌により蒸発缶底部に堆積した固相を拡散させ、蒸発缶底部の除熱を促進する。しかし、撹拌された固相は再度蒸発缶底部に堆積するため、常に撹拌する必要がある。また、常時撹拌することにより、蒸発缶内部の溶液の自然対流を阻害する恐れがある。   In Patent Document 3, a stirring mechanism is provided, the solid phase deposited on the bottom of the evaporator by stirring is diffused, and heat removal from the bottom of the evaporator is promoted. However, since the stirred solid phase is deposited again on the bottom of the evaporator, it is always necessary to stir. Moreover, there is a possibility of obstructing natural convection of the solution inside the evaporator by constantly stirring.

以上のことから本発明の目的は、蒸発缶稼働率を低下させることなく、長期間、蒸発缶底部の温度上昇を抑制し、蒸発缶腐食ポテンシャルを低減することにより、ライフサイクルコスト低減を達成することが可能な蒸発缶を提供することにある。   From the above, the object of the present invention is to achieve life cycle cost reduction by suppressing the temperature rise at the bottom of the evaporator and reducing the evaporator corrosion potential for a long time without reducing the evaporator operation rate. It is to provide an evaporator that can.

以上のことから本発明は、壁面に設けたヒータ等により内部の溶液を加熱し、溶液を蒸発させて濃縮するとともに、溶液の濃縮により固相が析出する蒸発缶において、蒸発缶の底部に、蒸発缶内の溶液による自然対流の流路を避けて配置された捕集容器と、蒸発缶の底部に向かって配置され、その途中にエジェクターを備え、先端に噴射口を備える誘導管と、捕集容器の一部に設けられ蒸発缶内の溶液を吸入する第1の吸入管と、捕集容器とエジェクターとの間に設けられ、捕集容器内の溶液をエジェクターに導く第2の吸入管とで構成され、エジェクターは誘導管に導入された主流と、第1の吸入管から捕集容器、第2の吸入管を介して得た捕集流とを合流し、誘導管先端の噴射口から蒸発缶の底部に撹拌流として噴出させることを特徴とする。   From the above, the present invention heats the internal solution with a heater or the like provided on the wall surface, evaporates the solution and concentrates it, and in the evaporator where the solid phase is precipitated by concentration of the solution, at the bottom of the evaporator, A collection container arranged so as to avoid a natural convection flow path due to the solution in the evaporator, a guide pipe arranged toward the bottom of the evaporator, an ejector in the middle, and an injection port at the tip, and a trap A first suction pipe that is provided in a part of the collection container and sucks the solution in the evaporator, and a second suction pipe that is provided between the collection container and the ejector and guides the solution in the collection container to the ejector. The ejector joins the main flow introduced into the guide pipe and the collected flow obtained from the first suction pipe through the collection container and the second suction pipe, and the ejection port at the tip of the guide pipe It is characterized by being ejected as a stirring stream from the bottom of the evaporator That.

本発明の上記構成により、固相の撹拌による蒸発缶底部の除熱促進と再沈降する固相量を低減し、蒸発缶稼働率を低下させることなく、長期間、蒸発缶底部の温度上昇を抑制し、蒸発缶腐食ポテンシャルを低減することにより、ライフサイクルコスト低減を達成できる。   With the above-described configuration of the present invention, the heat removal at the bottom of the evaporator due to the solid phase agitation and the amount of solid phase to be re-precipitated are reduced, and the temperature at the bottom of the evaporator can be increased for a long time without reducing the evaporator operation rate. By suppressing and reducing the evaporator corrosion potential, life cycle cost reduction can be achieved.

本発明の実施例1に係る蒸発缶内機器の基本的な全体構成を示す図。The figure which shows the basic whole structure of the evaporator internal device which concerns on Example 1 of this invention. 蒸発缶内で生じる現象を説明するための図。The figure for demonstrating the phenomenon which arises in an evaporator. 蒸発缶内の機器配置および固相回収用流体の移動方向を説明するための図。The figure for demonstrating the equipment arrangement | positioning in an evaporator, and the moving direction of the fluid for solid-phase collection | recovery. 蒸発缶内の配管構成を立体的に示した図。The figure which showed three-dimensionally the piping structure in an evaporator. 捕集容器及びこれに連結している固相吸入管の断面例を示す図。The figure which shows the cross-sectional example of a collection container and the solid-phase suction pipe connected with this. 本発明の実施例2に係る捕集容器の模式図。The schematic diagram of the collection container which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係る捕集容器の模式図。The schematic diagram of the collection container which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例4に係る捕集容器の模式図。The schematic diagram of the collection container which concerns on Example 4 of this invention.

本発明の実施形態に係る蒸発缶について適宜実施例と図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは、蒸発濃縮に伴い発生し、蒸発缶底部に堆積する固相を撹拌・捕集する機構を例に説明するが、捕集する対象は前記固相に限定されず、溶液中に存在する不純物でもよく、その大きさも限定されない。また、蒸発缶の加熱は蒸発缶全体を加熱する外部ヒータを例に説明するが、ヒータの配置、形状はこれに限定されない(蒸発缶底面からのみ加熱する場合も含む)。蒸発缶は作図の便宜上、軸方向断面で記載し、配管等の細部の記載を省略している。   The evaporator according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to examples and drawings as appropriate. Here, a mechanism for stirring and collecting the solid phase generated along with evaporation and deposited on the bottom of the evaporator will be described as an example, but the target to be collected is not limited to the solid phase but exists in the solution. Impurities may be used and their size is not limited. The heating of the evaporator will be described by taking an external heater that heats the entire evaporator as an example, but the arrangement and shape of the heater are not limited to this (including the case of heating only from the bottom of the evaporator). For convenience of drawing, the evaporator is described in an axial section, and details of piping and the like are omitted.

図2を用いて蒸発缶内で生じる現象を説明する。まず蒸発缶は、円形、方形その他如何なる形状のものであってもよいが、溶液を収納するタンクとしての機能を有している。そのため、蒸発缶101は鉛直軸方向に設置されている。蒸発缶外部には、外部ヒータ102が設けられ、これにより蒸発缶内部の溶液103を加熱する。   A phenomenon occurring in the evaporator can be described with reference to FIG. First, the evaporator can be circular, square or any other shape, but has a function as a tank for storing the solution. Therefore, the evaporator 101 is installed in the vertical axis direction. An external heater 102 is provided outside the evaporator to heat the solution 103 inside the evaporator.

蒸発缶内の溶液103は、蒸発缶外からの壁面加熱により溶液の密度が小さくなることで浮力が発生し上昇流が生じる。また液面106では溶液が蒸発し、蒸発により溶液から熱が奪われ、液面近傍の溶液の密度が大きくなることにより下降流が発生する。図2では、加熱面である蒸発缶101の内壁近傍で上昇流となり、蒸発缶の中心部で下降流となる、安定的な自然対流104が生じる。自然対流104が蒸発缶中心部の下降流から壁面の上昇流へ反転移行するところに溶液が蒸発缶底面に沿って流動することにより、蒸発缶底部を除熱する。また壁面近傍の上昇流により蒸発缶の内壁を除熱する。   The solution 103 in the evaporator generates buoyancy and rises due to the density of the solution being reduced by heating the wall surface from the outside of the evaporator. Further, the solution evaporates at the liquid surface 106, heat is taken away from the solution by evaporation, and the density of the solution in the vicinity of the liquid surface increases, so that a downward flow is generated. In FIG. 2, a stable natural convection 104 is generated in which an upward flow is generated in the vicinity of the inner wall of the evaporator 101 as a heating surface and a downward flow is generated in the center of the evaporator. The solution flows along the bottom of the evaporator where the natural convection 104 reversely shifts from the downward flow at the center of the evaporator to the upward flow of the wall surface, thereby removing heat from the bottom of the evaporator. Also, the inner wall of the evaporator is removed by the upward flow near the wall surface.

蒸発工程は自然対流104を保持しながら進行するが、溶液が飽和濃度を超えると固相105が溶液内の不特定位置に析出する。固相105の密度が溶液よりも大きい場合には沈降し、最終的に蒸発缶101の底部に堆積する。堆積した固相105は自然対流104の流動の抵抗となる。これにより下降流による溶液が蒸発缶底部まで到達せず、自然対流による除熱が阻害される。   The evaporation process proceeds while maintaining the natural convection 104, but when the solution exceeds the saturation concentration, the solid phase 105 is deposited at an unspecified position in the solution. When the density of the solid phase 105 is larger than that of the solution, it settles and finally deposits on the bottom of the evaporator 101. The deposited solid phase 105 becomes a resistance to the flow of the natural convection 104. As a result, the solution due to the downward flow does not reach the bottom of the evaporator, and heat removal due to natural convection is hindered.

この時、蒸発缶101の下部から加熱されているため、蒸発缶底部の温度が上昇する。一般に、腐食ポテンシャルは温度上昇とともに増加する傾向があるため、蒸発缶101底部の温度が上昇すると、蒸発缶の腐食ポテンシャルが増加し、予め腐食代を大きくする等の対策が必要となる。   At this time, since the bottom of the evaporator 101 is heated, the temperature of the bottom of the evaporator rises. In general, since the corrosion potential tends to increase as the temperature rises, when the temperature at the bottom of the evaporator 101 rises, the corrosion potential of the evaporator increases, and measures such as increasing the corrosion allowance in advance are required.

なお、蒸発缶温度上昇を防止するため、撹拌機構を設ける事もできる。しかし蒸発缶内を撹拌することにより、蒸発缶底部に堆積した固相105が拡散するが、拡散した固相105は時間経過とともに再度蒸発缶101底部に堆積するため、常時撹拌する必要があり、コストがかかる。   In addition, in order to prevent an evaporator temperature rise, a stirring mechanism can also be provided. However, by stirring the inside of the evaporator, the solid phase 105 deposited on the bottom of the evaporator diffuses, but the diffused solid phase 105 is deposited again on the bottom of the evaporator 101 over time, so it is necessary to constantly stir, There will be a cost.

このように蒸発缶内では、外部ヒータ102による加熱と、これによる自然対流104と、固相105の析出、沈殿が図2に示したように同時進行している。このことから本発明では、自然対流104を妨げず、固相105の捕集、回収が効果的に行える図3の機器配置および固相回収用流体の移動方向を提案している。図3を用いて、蒸発缶内の機器配置および固相回収用流体の移動方向を説明する。   Thus, in the evaporator, heating by the external heater 102, natural convection 104, and precipitation and precipitation of the solid phase 105 proceed simultaneously as shown in FIG. Therefore, the present invention proposes the equipment arrangement of FIG. 3 and the moving direction of the solid phase recovery fluid that can effectively collect and recover the solid phase 105 without interfering with the natural convection 104. The arrangement of the equipment in the evaporator and the moving direction of the solid phase recovery fluid will be described with reference to FIG.

図3は図2と同じ蒸発缶断面で示しているが、ここでは第1点として自然対流105を妨げない位置に捕集容器204を設置する。自然対流104を妨げない位置とは、上昇流と下降流の間の対流が比較的に少ない部分であり、この結果捕集容器204はドーナッツ形状とされるのがよい。   FIG. 3 shows the same evaporator cross section as in FIG. 2, but here the collection container 204 is installed at a position that does not interfere with the natural convection 105 as the first point. The position that does not interfere with the natural convection 104 is a portion where the convection between the upflow and the downflow is relatively small, and as a result, the collection container 204 is preferably formed in a donut shape.

第2点として蒸発缶底部に堆積した固相の撹拌のために、蒸発缶中心部の上方から下流に向かう撹拌流F1を与える。撹拌流F1は、主流F2が捕集流F3を巻き込む形で形成される。   As a second point, in order to stir the solid phase deposited on the bottom of the evaporator, a stirring flow F1 is given from the upper part of the evaporator to the downstream. The stirring flow F1 is formed such that the main flow F2 entrains the collection flow F3.

第3点として蒸発缶底部に堆積した固相の捕集のために、捕集流F3は蒸発缶底部から、捕集容器204を経由して主流F2に合流し、この過程で捕集流F3により吸い上げられた固相が捕集容器204内に蓄積する。   As a third point, in order to collect the solid phase deposited on the bottom of the evaporator, the collected flow F3 joins the main flow F2 from the bottom of the evaporator via the collection container 204, and in this process, the collected flow F3. The solid phase sucked up by is accumulated in the collection container 204.

第4点として蒸発缶底部に堆積した固相の回収のために、回収ルートF4が形成される。   As a fourth point, a recovery route F4 is formed to recover the solid phase deposited on the bottom of the evaporator.

以下図3の機器配置および固相回収用流体の移動方向を具体的に得るための機器構成について説明する。図1は機器の基本的な全体構成を示している。なお、図1に示した機器の具体構成あるいは変形構成は逐次図示を持って説明する。   Hereinafter, a description will be given of the equipment configuration for obtaining the equipment layout and the moving direction of the solid phase recovery fluid in FIG. FIG. 1 shows a basic overall configuration of the device. The specific configuration or modified configuration of the device shown in FIG. 1 will be described sequentially with illustrations.

図1において、前記第1点の自然対流104を妨げない位置に設置された捕集容器204は、蒸発缶底部近傍に配置され、図4に示すようなドーナッツ状に形成されている。図4は蒸発缶内の配管構成を立体的に示した図である。   In FIG. 1, the collection container 204 installed at a position that does not interfere with the natural convection 104 at the first point is disposed in the vicinity of the bottom of the evaporator and is formed in a donut shape as shown in FIG. FIG. 4 is a three-dimensional view of the piping configuration in the evaporator.

図1において、前記第2点として述べた蒸発缶底部に堆積した固相の撹拌のための蒸発缶中心部の上方から下流に向かう撹拌流F1は、固相撹拌用流体の誘導管201とエジェクター202と撹拌用ノズル203により実現される。図4には、誘導管201とエジェクター202と撹拌用ノズル203が記述されているとともに、撹拌用ノズル203にはその先端に形成され、堆積した固相に撹拌流F1を噴射するための噴射口301が形成されている。なお、撹拌用ノズル203は誘導管201の一部を形成している。   In FIG. 1, the stirring flow F1 from the upper part of the evaporator for stirring the solid phase deposited on the bottom of the evaporator described as the second point from the upper part to the downstream of the evaporator is a solid-phase stirring fluid induction pipe 201 and an ejector. 202 and the stirring nozzle 203 are realized. FIG. 4 shows a guide tube 201, an ejector 202, and a stirring nozzle 203. The stirring nozzle 203 is formed at the tip thereof, and an injection port for injecting the stirring flow F <b> 1 to the deposited solid phase. 301 is formed. The stirring nozzle 203 forms a part of the guide tube 201.

図1において、前記第3点として述べた蒸発缶底部に堆積した固相の捕集のための構成は以下のようである。ここでは捕集流F3を蒸発缶底部から捕集容器204を経由して主流F2に合流させるために、捕集容器204の一部に固相吸入管205を備えてここから固相を含む溶液を吸入する。また捕集容器204の別の部位に設けた溶液吸入管206をエジェクター202に接続することで溶液を捕集流F3として主流F2に合流させる。このように、捕集流F3はエジェクター202の主流F2により駆動される流体であり、固相吸入管205での吸入の際に固相も吸入する。なお、固相は捕集容器204内に蓄積される。図4には、固相吸入管205から捕集容器204、溶液吸入管206を経由してエジェクター202に至る配管構成が示されている。   In FIG. 1, the configuration for collecting the solid phase deposited on the bottom of the evaporator described as the third point is as follows. Here, in order to join the collection flow F3 from the bottom of the evaporator to the main flow F2 via the collection container 204, a solution including a solid phase is provided from a part of the collection container 204 provided with a solid phase suction pipe 205. Inhale. Further, by connecting a solution suction pipe 206 provided at another part of the collection container 204 to the ejector 202, the solution is joined to the main flow F2 as a collection flow F3. As described above, the collection flow F3 is a fluid driven by the main flow F2 of the ejector 202, and sucks the solid phase when sucked through the solid-phase suction pipe 205. The solid phase is accumulated in the collection container 204. FIG. 4 shows a pipe configuration from the solid phase suction pipe 205 to the ejector 202 via the collection container 204 and the solution suction pipe 206.

図1において、前記第4点として述べた蒸発缶底部に堆積した固相の回収のための回収ルートF4は、一方を捕集容器204の底部に接続する移送用配管209によって形成されている。なお、図1において、210は固相撹拌用流体212を導入するための弁であり、211は移送用配管209の出口側の次の工程設備である。   In FIG. 1, the recovery route F <b> 4 for recovering the solid phase deposited on the bottom of the evaporator described as the fourth point is formed by a transfer pipe 209 that connects one end to the bottom of the collection container 204. In FIG. 1, reference numeral 210 denotes a valve for introducing the solid phase agitation fluid 212, and 211 denotes the next process equipment on the outlet side of the transfer pipe 209.

このように本発明の実施例1では、図1及び図4に示すように、主流F2の誘導管201とエジェクター202と撹拌用ノズル203及び捕集容器204などで構成されている。主流F2の誘導管201には弁210を設置している。捕集容器204は固相吸入管205を少なくとも一つ備えている。さらに、捕集容器204はエジェクター202と溶液吸入管206で連結されている。   As described above, in the first embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 4, the mainstream F2 induction pipe 201, the ejector 202, the stirring nozzle 203, the collection container 204, and the like are configured. A valve 210 is installed in the mainstream F2 guide pipe 201. The collection container 204 includes at least one solid-phase suction tube 205. Further, the collection container 204 is connected to the ejector 202 and the solution suction pipe 206.

以下、この構成による捕集、回収の処理について説明する。まず弁210を開くことで、固相撹拌用流体212をエジェクター202に流入させ、エジェクター202内を減圧し、蒸発缶101内との圧力差を推進力として溶液吸入管206から溶液103を吸入する。固相撹拌用流体212(F2)と吸入した溶液103(F3)の混合流体である撹拌流F1を撹拌用ノズル203の噴射口301から噴出させ、蒸発缶101の底部に堆積した固相105を撹拌する。固相撹拌用流体212は、溶液と化学反応しないガスが望ましい。溶液の希釈効果が無視可能な場合は蒸気でもよい。   Hereinafter, the collection and recovery processing by this configuration will be described. First, by opening the valve 210, the solid phase agitation fluid 212 flows into the ejector 202, the pressure inside the ejector 202 is reduced, and the solution 103 is sucked from the solution suction pipe 206 using the pressure difference from the evaporator 101 as a driving force. . A stirring flow F1, which is a mixed fluid of the solid phase stirring fluid 212 (F2) and the sucked solution 103 (F3), is jetted from the jet port 301 of the stirring nozzle 203, and the solid phase 105 deposited on the bottom of the evaporator 101 is obtained. Stir. The solid phase stirring fluid 212 is preferably a gas that does not chemically react with the solution. Vapor may be used when the dilution effect of the solution is negligible.

図4に示すように、例えばドーナツ型で断面が円形の捕集容器204を用いると、蒸発缶101内の自然対流104を阻害せずに固相105を攪拌・捕集できる。また、固相吸入管205と溶液吸入管206を周方向にずらすことで、捕集容器204内での固相105の自然沈降の距離を確保でき、溶液103と固相105の分離量の増大が期待できる。   As shown in FIG. 4, for example, when a collection container 204 having a donut shape and a circular cross section is used, the solid phase 105 can be stirred and collected without inhibiting the natural convection 104 in the evaporator 101. Further, by shifting the solid phase suction pipe 205 and the solution suction pipe 206 in the circumferential direction, the natural sedimentation distance of the solid phase 105 in the collection container 204 can be secured, and the separation amount of the solution 103 and the solid phase 105 is increased. Can be expected.

さらに、捕集容器204に移送用配管209を連結する。濃縮処理後に、弁210が閉じた状態で、移送用配管209から捕集した固相105と溶液103を吸入して、次の処理工程設備211に移送する。なお移送手法としては、蒸発缶101内を加圧し、溶液103を移送用配管209から押し出し、次の処理工程設備211に移送することでもよい。   Further, a transfer pipe 209 is connected to the collection container 204. After the concentration process, with the valve 210 closed, the solid phase 105 and the solution 103 collected from the transfer pipe 209 are sucked and transferred to the next processing process equipment 211. As a transfer method, the inside of the evaporator 101 may be pressurized, the solution 103 may be pushed out from the transfer pipe 209 and transferred to the next processing step equipment 211.

図5は、捕集容器及びこれに連結している固相吸入管の断面例を示す図である。この図に示すように、エジェクター202の駆動と同時に、溶液吸入管206と連結している捕集容器204及び捕集容器204に連結している固相吸入管205を介して、蒸発缶101底部に堆積した固相及び撹拌により拡散した固相105を吸入する。   FIG. 5 is a view showing a cross-sectional example of a collection container and a solid-phase suction pipe connected to the collection container. As shown in this figure, simultaneously with the drive of the ejector 202, the bottom of the evaporator 101 is connected via a collection container 204 connected to the solution suction pipe 206 and a solid-phase suction pipe 205 connected to the collection container 204. And the solid phase 105 diffused by stirring is sucked.

吸入された固相105は捕集容器204内で重力により自然に沈降し、上澄み液のみ、溶液吸入管206を介してエジェクター202に吸入される。固相吸入管205は、捕集容器の水平方向中心軸401よりも上方まで挿入することにより、捕集した固相105が固相吸入管205から流出する量を低減できる。   The sucked solid phase 105 naturally settles by gravity in the collection container 204, and only the supernatant liquid is sucked into the ejector 202 through the solution suction pipe 206. By inserting the solid-phase suction tube 205 above the horizontal central axis 401 of the collection container, the amount of the collected solid phase 105 flowing out from the solid-phase suction tube 205 can be reduced.

以上のように、本発明の蒸発缶では、撹拌と同時に撹拌されて拡散した固相105を捕集することができ、蒸発缶101の稼働率を低下させることなく、長期間、蒸発缶底部の温度上昇を抑制し、蒸発缶腐食ポテンシャルを低減することにより、ライフサイクルコスト低減を達成できる。また、移送用配管209を捕集容器204に連結することにより、捕集した固相105を移送することができ、メンテナンスコストを低減することができる。   As described above, in the evaporator according to the present invention, the solid phase 105 that has been stirred and diffused simultaneously with the stirring can be collected, and the bottom of the evaporator can be maintained for a long time without reducing the operating rate of the evaporator 101. Life cycle cost reduction can be achieved by suppressing temperature rise and reducing evaporator corrosion potential. Further, by connecting the transfer pipe 209 to the collection container 204, the collected solid phase 105 can be transferred, and the maintenance cost can be reduced.

なお、図2は一例として、蒸発缶101の外部からの加熱がある場合について記載している。また、図1、図3、図4は一例を示しており、エジェクター202、捕集容器204、固相吸入管205、溶液吸入管206、撹拌ノズル203、移送用配管209及び噴射口301の形状、位置及び数量はこれに限定されない。   In addition, FIG. 2 describes the case where there is heating from the outside of the evaporator 101 as an example. 1, 3, and 4 show an example, and shapes of an ejector 202, a collection container 204, a solid phase suction pipe 205, a solution suction pipe 206, a stirring nozzle 203, a transfer pipe 209, and an injection port 301 are illustrated. The position and quantity are not limited to this.

実施例2では、図6に示すように、固相吸入管205を捕集容器204の上方に設置し、固相吸入管205と溶液吸入管206を周方向にずらしている。   In the second embodiment, as shown in FIG. 6, the solid phase suction pipe 205 is installed above the collection container 204, and the solid phase suction pipe 205 and the solution suction pipe 206 are shifted in the circumferential direction.

固相吸入管205を捕集容器204の上方に設置することにより、固相吸入管205を捕集容器204内部まで挿入する必要がなくなる。また、固相吸入管205の長さを調節することにより、撹拌によって飛散した固相105を鉛直軸方向で広範囲に捕集することができる。   By installing the solid-phase suction pipe 205 above the collection container 204, it is not necessary to insert the solid-phase suction pipe 205 into the collection container 204. Further, by adjusting the length of the solid phase suction pipe 205, the solid phase 105 scattered by stirring can be collected over a wide range in the vertical axis direction.

なお、図6は一例を示しており、捕集容器204及び固相吸入管205の形状、位置及び数量はこれに限定されない。   Note that FIG. 6 shows an example, and the shapes, positions, and quantities of the collection container 204 and the solid phase suction pipe 205 are not limited thereto.

実施例3は、図7に示すように、固相吸入管205を捕集容器204の下方及び上方に設置し、固相吸入管205と溶液吸入管206を周方向にずらしている。   In the third embodiment, as shown in FIG. 7, the solid-phase suction pipe 205 is installed below and above the collection container 204, and the solid-phase suction pipe 205 and the solution suction pipe 206 are shifted in the circumferential direction.

固相吸入管205を捕集容器204の下方及び上方に設置することにより、蒸発缶101底部に堆積した固相105と撹拌により飛散した固相105を広範囲に捕集することができる。また、固相吸入管205の長さを調節することにより、固相105を鉛直軸方向で広範囲に捕集することができる。   By installing the solid phase suction pipe 205 below and above the collection container 204, the solid phase 105 deposited on the bottom of the evaporator 101 and the solid phase 105 scattered by stirring can be collected over a wide range. Further, by adjusting the length of the solid phase suction pipe 205, the solid phase 105 can be collected over a wide range in the vertical axis direction.

捕集容器204の下方に設置した固相吸入管205については、図5と同様に、捕集容器の中心軸よりも上方まで挿入することで、捕集した固相105の逆流を防ぐことができる。   About the solid-phase suction pipe 205 installed below the collection container 204, the backflow of the collected solid phase 105 can be prevented by inserting the solid-phase suction pipe 205 above the central axis of the collection container as in FIG. it can.

なお、図7は一例を示しており、捕集容器204及び固相吸入管205の形状、位置及び数量はこれに限定されない。   FIG. 7 shows an example, and the shapes, positions, and quantities of the collection container 204 and the solid-phase suction pipe 205 are not limited to this.

実施例4は、図8に示すように、捕集容器204を水平軸から角度を有して設置している。   In Example 4, as shown in FIG. 8, the collection container 204 is installed at an angle from the horizontal axis.

溶液吸入管206側を高い位置にし、移送用配管209側を低い位置にすることにより、移送用配管209側で、捕集した固相105の沈降量を増加することができ、溶液103の移送の際に、捕集した固相105の移送量を増大することができる。   By setting the solution suction pipe 206 side to a high position and the transfer pipe 209 side to a low position, the amount of sedimentation of the collected solid phase 105 can be increased on the transfer pipe 209 side, and the solution 103 is transferred. In this case, the transfer amount of the collected solid phase 105 can be increased.

なお、図8は一例を示しており、捕集容器204及び固相吸入管205の形状、位置及び数量はこれに限定されず、捕集容器204の水平軸からの角度についても限定されない。   FIG. 8 shows an example, and the shape, position, and quantity of the collection container 204 and the solid phase suction pipe 205 are not limited to this, and the angle of the collection container 204 from the horizontal axis is not limited.

101…蒸発缶
102…外部ヒータ
103…溶液
104…自然対流
105…固相
201…固相撹拌用流体の誘導管
202…エジェクター
203…撹拌用ノズル
204…捕集容器
205…固相吸入管
206…溶液吸入管
209…移送用配管
210…弁
211…次の工程設備
212…固相撹拌用流体
F1…撹拌流
F2…主流
F3…捕集流
F4…回収ルート
301…噴射口
401…捕集容器の中心軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Evaporator 102 ... External heater 103 ... Solution 104 ... Natural convection 105 ... Solid phase 201 ... Solid phase stirring fluid induction tube 202 ... Ejector 203 ... Stirring nozzle 204 ... Collection container 205 ... Solid phase suction tube 206 ... Solution suction pipe 209 ... Transfer pipe 210 ... Valve 211 ... Next process equipment 212 ... Solid phase stirring fluid F1 ... Stirring flow F2 ... Main flow F3 ... Collection flow F4 ... Recovery route 301 ... Injection port 401 ... Collection container Central axis

Claims (7)

外部または内外部に備えたヒータ等の加熱機構により内部の溶液を加熱し、前記溶液を蒸発させて濃縮するとともに、濃縮により固相を析出する前記溶液を対象とし、前記加熱機構により底面からの加熱が可能な蒸発缶において、
前記蒸発缶の底部に、前記蒸発缶内の溶液による自然対流の流路を避けて配置された捕集容器と、前記蒸発缶の底部に向かって配置され、その途中にエジェクターを備え、先端に噴射口を備える誘導管と、前記捕集容器の一部に設けられ前記蒸発缶内の溶液を吸入する第1の吸入管と、前記捕集容器と前記エジェクターとの間に設けられ、前記捕集容器内の溶液を前記エジェクターに導く第2の吸入管とで構成され、
前記エジェクターは前記誘導管に導入された主流と、前記第1の吸入管から前記捕集容器、前記第2の吸入管を介して得た捕集流とを合流し、前記誘導管先端の噴射口から前記蒸発缶の底部に撹拌流として噴出させることを特徴とする蒸発缶。
The internal solution is heated by a heating mechanism such as a heater provided inside or outside, the solution is evaporated and concentrated, and the solution that precipitates a solid phase by concentration is targeted. In an evaporator that can be heated,
At the bottom of the evaporator, a collection container arranged to avoid the natural convection flow path due to the solution in the evaporator, and disposed toward the bottom of the evaporator, provided with an ejector in the middle, at the tip A guide pipe provided with an injection port; a first suction pipe provided in a part of the collection container for sucking the solution in the evaporator; and provided between the collection container and the ejector; A second suction pipe for guiding the solution in the collection container to the ejector,
The ejector joins the main flow introduced into the guide pipe and the collection flow obtained from the first suction pipe through the collection container and the second suction pipe, and jets the tip of the guide pipe An evaporating can characterized by being ejected as a stirring flow from the mouth to the bottom of the evaporating can.
請求項1に記載の蒸発缶において、
一方を前記捕集容器の底部に接続し、前記捕集容器内の前記固相を前記蒸発缶の外部に搬送するための移送用配管を備えることを特徴とする蒸発缶。
The evaporator according to claim 1,
An evaporator having one end connected to the bottom of the collection container and a transfer pipe for transporting the solid phase in the collection container to the outside of the evaporator.
請求項1または請求項2に記載の蒸発缶において、
前記蒸発缶内の溶液による自然対流の流路を避けて配置された捕集容器は、ドーナッツ状の配管で構成されていることを特徴とする蒸発缶。
In the evaporator according to claim 1 or 2,
The evaporating can characterized in that the collection container disposed so as to avoid the natural convection flow path due to the solution in the evaporating can is constituted by a donut-shaped pipe.
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の蒸発缶において、
前記第1と第2の吸入管は、ドーナッツ状の配管で構成された前記捕集容器の異なる周方向位置にずらして設置されていることを特徴とする蒸発缶。
In the evaporator according to any one of claims 1 to 3,
The evaporator according to claim 1, wherein the first and second suction pipes are installed at different circumferential positions of the collection container constituted by a donut-shaped pipe.
請求項4に記載の蒸発缶において、
前記第1の吸入管は、前記捕集容器の下面に開口し、前記捕集容器の水平中心軸よりも上方まで前記第1の吸入管が挿入されていることを特徴とする蒸発缶。
The evaporator according to claim 4,
The evaporator according to claim 1, wherein the first suction pipe is opened on a lower surface of the collection container, and the first suction pipe is inserted above the horizontal central axis of the collection container.
請求項4または請求項5に記載の蒸発缶において、
前記第1の吸入管は、前記捕集容器の上面に開口して備えられたことを特徴とする蒸発缶。
In the evaporator according to claim 4 or 5,
The evaporator according to claim 1, wherein the first suction pipe is provided in an open state on an upper surface of the collection container.
請求項3乃至請求項6のいずれか1項に記載の蒸発缶において、
ドーナッツ状の配管で構成された前記捕集容器は、水平軸から角度を有して設置され、かつ前記第2の吸入管は、前記捕集容器の最下部の底部に接続されていることを特徴とする蒸発缶。
The evaporator according to any one of claims 3 to 6,
The collection container composed of donut-shaped piping is installed at an angle from a horizontal axis, and the second suction pipe is connected to the bottom of the lowermost part of the collection container. Evaporator can be characterized.
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